黃寧新

(佳木斯市水務(wù)局，黑龍江 佳木斯 154002)

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水資源平衡分析模型在群英灌區(qū)中的應(yīng)用

黃寧新

(佳木斯市水務(wù)局，黑龍江 佳木斯 154002)

文章根據(jù)群英灌區(qū)水資源的特征及灌區(qū)水平衡的自身理念，應(yīng)用水資源平衡分析模型，對(duì)該灌區(qū)自身特點(diǎn)的水資源平衡進(jìn)行灌區(qū)內(nèi)的可供水量和需水量分析，從而對(duì)灌區(qū)進(jìn)行水資源平衡，在有效利用水資源同時(shí)，指導(dǎo)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的實(shí)施，使水資源配置與利用趨于合理。

可供水量；需水量；水資源平衡；應(yīng)用

現(xiàn)如今我國糧食安全問題不斷突出，作為提高糧食產(chǎn)量的基本保障，水資源的合理利用與優(yōu)化配置已成為農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)中的重要問題。本文采用水資源平衡模型，對(duì)群英灌區(qū)水資源的具體問題進(jìn)行了研究與應(yīng)用，從而能更好的指導(dǎo)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的實(shí)施。

灌區(qū)地處三江平原，區(qū)內(nèi)地勢平坦，土壤肥沃，是黑龍江省佳木斯市主要農(nóng)作區(qū)之一。灌區(qū)總土地面積90.73km2，規(guī)劃灌溉面積9 073 hm2。灌區(qū)隸屬佳木斯市郊區(qū)平安鄉(xiāng)，始建于70年代，但工程年久失修，破損嚴(yán)重，工程配套極其不完善，滲漏嚴(yán)重，平均灌溉水利用系數(shù)只有0.4，水分生產(chǎn)率僅為0.35kg/m3。群英灌區(qū)現(xiàn)狀可供水量、作物需水量均較大，從長遠(yuǎn)目標(biāo)來看，該灌區(qū)具有較大節(jié)水潛力，首先應(yīng)對(duì)灌區(qū)進(jìn)行水資源平衡分析與計(jì)算，根據(jù)本灌區(qū)自身情況制定節(jié)水措施，把灌區(qū)的節(jié)水改造與續(xù)建配套工程建設(shè)納入到新的日程中，從而將群英灌區(qū)建設(shè)成為黑龍江省具有代表性的節(jié)水高效型中型規(guī)模的灌區(qū)[1]。

1　水資源平衡模型在群英灌區(qū)中的分析與應(yīng)用

水資源的供給與需求是相互矛盾的，相互制約的關(guān)系，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)與生活中，協(xié)調(diào)好社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展各部門的用水要求才是解決這一矛盾的重要方法，灌區(qū)水資源利用率的高低是灌區(qū)節(jié)水節(jié)能的關(guān)鍵所在，而對(duì)灌區(qū)本身的水資源平衡分析與計(jì)算又是評(píng)價(jià)水資源利用率高低的有效方法。文章以節(jié)約優(yōu)先為首要條件，采用以需定供的原則，本灌區(qū)內(nèi)無工業(yè)用水要求，僅考慮農(nóng)業(yè)用水及生活用水需求。

1.1松花江水源可供水量

群英灌區(qū)可供水量定義為KG，即為引松花江水源工程的可供水量，本灌區(qū)地表水的可供水量定義為KGB，地下水的可供水量定義為KGX，三者之間的關(guān)系如下：

KG=KGB+KGX

(1)

針對(duì)群英灌區(qū)，定義地表水的可供水量KGB是灌區(qū)渠首的提松花江水量。根據(jù)灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)有地下水?dāng)?shù)據(jù)，定義地下水的可供水量是由地下水補(bǔ)給量確定的地下水的可開采量。通常情況下，地下水的補(bǔ)給量等于當(dāng)?shù)氐慕邓c山前側(cè)滲的地下水補(bǔ)給量以及提松花江水灌溉的渠系與田間入滲補(bǔ)給量四項(xiàng)之和，本區(qū)域內(nèi)地下水的補(bǔ)給量主要是提松花江灌溉入滲補(bǔ)給量GRB，即渠系與田間入滲補(bǔ)給量，經(jīng)分析，提松花江灌溉入滲補(bǔ)給量GRB與提松花江水量關(guān)系，可由下式計(jì)算：

GRB=γ(1-η渠)KGB+(1-η由)η渠KGB

(2)

式中：η渠為灌區(qū)各級(jí)渠道渠系水利用系數(shù)；η田為灌區(qū)末級(jí)田間水利用系數(shù)；γ為灌區(qū)各級(jí)渠道渠系入滲補(bǔ)給系數(shù)。公式(2)的等式右端第一項(xiàng)為灌區(qū)各級(jí)渠道渠系滲漏水入滲補(bǔ)給量；第二項(xiàng)為灌區(qū)末級(jí)田間水入滲補(bǔ)給量，注：非自流灌區(qū)不計(jì)算本項(xiàng)內(nèi)容。η渠與灌區(qū)各級(jí)渠道防滲結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，γ與灌區(qū)內(nèi)末級(jí)渠道到田間的排水量大小有關(guān)。地下水的可開采系數(shù)取為0.6，則地下水的可開采量KGX為：

KGX=0.6(GRB+0.95)

(3)

根據(jù)灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)有具體情況，為公式(3)選取合理的各項(xiàng)參數(shù)，從而由小到大計(jì)算出不同數(shù)值的地下水補(bǔ)給量(該項(xiàng)是以提松花江水量為主)，同時(shí)對(duì)應(yīng)的可開采量KGX也將計(jì)算出來，將兩者繪制成圖1。

圖1　地下水補(bǔ)給量與可開采量關(guān)系圖

1.2灌區(qū)內(nèi)生活與灌溉相應(yīng)需水量

1)灌區(qū)內(nèi)農(nóng)村生活用水與需水量。根據(jù)用水定額，定義農(nóng)村生活用水量NS(含牲畜用水)等于人口R(人)與定額D(L/人*d)之積，則農(nóng)村生活用水量公式為NS=365RD，農(nóng)村生活用水的水源包括地表水(提松花江水)和地下水兩項(xiàng)，而實(shí)際需水量可根據(jù)灌區(qū)內(nèi)規(guī)劃的生活用水量推算至水源工程(渠首與井口)處的水量，由于不同水源的供水比例不同，定義αs、αg為地表水源及地下井供水比例，二者相應(yīng)的水利用系數(shù)定義為ηs、ηg，計(jì)算灌區(qū)內(nèi)實(shí)際需水量NSX為：

NSX=αSNS/ηS+αgNS/ηg

(4)

2)灌溉需水。本灌區(qū)規(guī)劃水平年總灌溉面積9 073 hm2，均為提水灌溉，群英灌區(qū)水源來自于松花江提水，經(jīng)灌溉制度設(shè)計(jì)計(jì)算得知灌區(qū)規(guī)劃的凈灌溉定額d=6 090 m3/hm2，規(guī)劃灌溉面積為F，根據(jù)凈灌溉水量計(jì)算公式求出凈灌溉水量JG=dF，則需水量(毛灌溉水量)GSX為：

GSX=αSJG/ηS+αgJG/ηg

(5)

綜上所述，灌區(qū)內(nèi)總需水量ZX為上述兩項(xiàng)需水量之和，即：

ZX=NSX+GSX

(6)

上述文章中兩項(xiàng)的需水可由地表水(松花江提水)和地下井水兩個(gè)水源供給，而總需水量ZX具體包括地表水(提松花江)的需水量ZXB和地下水的需水量ZXX兩項(xiàng)。以上四個(gè)指標(biāo)關(guān)系密切，錯(cuò)綜復(fù)雜，地表水與地下水的需水量兩個(gè)指標(biāo)又與兩個(gè)水源供給的指標(biāo)密切相關(guān)的，4個(gè)指標(biāo)的關(guān)鍵點(diǎn)是地下水的可供水量(可開采量)應(yīng)根據(jù)地表水的可供水量(提松花江水量)確定。因此，在灌區(qū)內(nèi)有多種水源供給的情況下，通過水資源供需平衡模型的分析與計(jì)算來確定灌區(qū)的供水量與需水量是最佳最有效的方法之一。

1.3群英灌區(qū)水資源平衡分析與計(jì)算

計(jì)算本灌區(qū)從松花江引水水量，可根據(jù)水資源平衡分析模型，使可供水總量滿足灌區(qū)內(nèi)的需水總量，從而達(dá)到高效節(jié)水，合理利用水資源的目的。隨著提松花江水量增大、地下水的補(bǔ)給量也相應(yīng)增大，水量平衡分析結(jié)果為水量富余；提松花江水量減小時(shí)，地下水補(bǔ)給量也相應(yīng)減少，水量平衡分析結(jié)果為水量不足。根據(jù)以上分析可以得出一個(gè)結(jié)論，提松花江水量的多少，存在著一個(gè)最佳平衡量，本灌區(qū)的可供水量與需水量均與松花江引水水量相關(guān)，經(jīng)具體數(shù)據(jù)的模擬分析與計(jì)算，本文繪出可供水量、需水量與提松花江水量的關(guān)系，如圖2。

圖2　可供水量、需水量與提松花江水量關(guān)系圖

根據(jù)以上理論及具體計(jì)算分析可以看出，群英灌區(qū)提松花江水量為8321萬m3是較為合理可行的，該灌區(qū)水資源平衡后詳細(xì)結(jié)果見表1。

表1　群英灌區(qū)規(guī)劃水平年(2020)水資源平衡分析結(jié)果表

2　水資源平衡分析結(jié)果與結(jié)論

1)以上方法與模型的應(yīng)用，對(duì)群英灌區(qū)水資源的平衡進(jìn)行了具體分析與計(jì)算，灌區(qū)水量分析與確定將對(duì)灌區(qū)的續(xù)建配套與節(jié)水改造的實(shí)施有重要的指導(dǎo)意義，群英灌區(qū)的水資源配置與利用率將趨于合理化，并將大大提高灌區(qū)的節(jié)水用水效率。

2)該篇文章針對(duì)群英灌區(qū)具體特點(diǎn)，把握國家對(duì)灌區(qū)節(jié)水改造的大方向，采用水資源平衡模型分析本地區(qū)供水量與需水量之間的關(guān)系，從中找到水資源平衡的最佳點(diǎn)，確定水資源的合理供水量，從而真正的使灌區(qū)能達(dá)到節(jié)水節(jié)能的長遠(yuǎn)目標(biāo)。本灌區(qū)處于我國干旱半干旱地區(qū)，在達(dá)到水資源供需平衡的同時(shí)，對(duì)灌區(qū)進(jìn)行耗水平衡分析將是下一個(gè)具體目標(biāo)，它的研究與應(yīng)用對(duì)于灌區(qū)現(xiàn)代化管理提出了新的要求，這也是有待我們今后不斷研究與實(shí)現(xiàn)的新任務(wù)。

[1]佳木斯市水利勘測設(shè)計(jì)研究院.佳木斯市郊區(qū)群英灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程可行性研究報(bào)告[R].佳木斯：佳木斯市水利勘測設(shè)計(jì)研究院，2014.

1007-7596(2016)05-0129-03

2016-04-10

黃寧新(1971-)，男，黑龍江佳木斯人，高級(jí)工程師。

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